蛋白质组学

蛋白质为什么折叠——电脑程序告诉你

相关专题
 

蛋白质不得不算是生命体中的神奇机器,不过,在它们正式各就各位时,必须经过一个步骤,即蛋白质折叠,完了没错了之后才能运行工作。那蛋白质没折叠的后果是什么呢?目前的研究证实,疯牛病、帕金森氏病等都与蛋白质的不正确折叠相关。

仅仅了解基因组 序列并不能使我们充分了解蛋白质的工作,更无法了解它是如何工作的。为了发挥它的功能作用(比方作为酶和抗体),他们必须具有非常特定的形状, 亦称“折叠(Fold)”。蛋白质犹如一台令人惊奇的机器: 在他们进行工作之前, 他们自己组装自己! 这种自我装配被称为“折叠(Folding)”。

蛋白质折叠和相关疾病: 疯牛病、阿兹海默氏症

如果蛋白质没有正确地折叠将发生什么?比方阿兹海默氏症(Alzheimer's)、囊肿纤维化(Cystic fibrosis)、疯牛病(Mad Cow, BSE), 一种遗传的肺气肿, 甚至许多癌症的起因都是蛋白质的非正常折叠。

当蛋白质非正常折叠,可能凝聚起来(“集合体”) 。这些凝聚物可能经常聚集在脑子里,这就是现在通常认为导致阿兹海默氏症和疯牛病的病因。

蛋白质折叠和纳米技术:建造纳米级的仪器!

除生物医学的应用之外,了解蛋白质的折叠同时也将教会我们应该如何设计我们自己的、像蛋白质大小的“纳米仪器”进行相似的工作。当然,在纳米仪器可能执行任何任务前,他们也必须进行组装。

最令人惊讶的不仅是蛋白质本身能够自我组装—— 折叠,而且是它们自我组装的速度是如此之快:一些蛋白质能够在百万分之一秒之内完成自我折叠。虽然这个时间在人的时间表中是非常快的,但是用计算机进行模拟,这个时间就显得相当长了。实际上,计算机模拟1纳秒(1/1,000,000,000秒)需要花费大约一天的时间。不幸的是,蛋白质折叠是以数十毫秒(10000纳秒)作为时间表的。这样,这将需要10000台计算机花费数天的时间来模仿折叠。——例如,这将需要30台计算机花费数年的时间。这样等一个结果出来需要的时间太多。

为此,斯坦福大学的Pande小组开发了一款可精确模拟蛋白质的折叠过程的程序——Folding@home,2000年10月1日该程序开始启动,为相关的疾病起因和发展的研究提供必要的支持。

(0)

热评文章

发表评论